王岳瓊

摘 要 以“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”復(fù)習(xí)課為例，創(chuàng)設(shè)問題情境，促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決問題，引導(dǎo)學(xué)生從進(jìn)化、發(fā)育、代謝三個(gè)視角，思考、構(gòu)建“細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動”的概念。在解決問題過程中，將對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識上升至理性認(rèn)識，促進(jìn)結(jié)構(gòu)功能觀的形成，提升分析、綜合、創(chuàng)新等高階思維能力。

關(guān)鍵詞 高中生物學(xué) 問題情境 高階思維

中圖分類號 Ｇ633. 91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

“問題”是個(gè)體想做某件事，但不能馬上知道對這件事所采取的一系列行動。為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，使提出的問題不能立即用學(xué)生已有知識解決，與學(xué)生知識經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生沖突，引發(fā)學(xué)生思考，在解決問題過程中培養(yǎng)高階思維。在“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”一節(jié)的復(fù)習(xí)課教學(xué)中，從進(jìn)化、發(fā)育、代謝三個(gè)視角創(chuàng)設(shè)問題情境。利用問題引導(dǎo)學(xué)生思考細(xì)胞中各部分結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，構(gòu)建“細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動”的概念，在完善知識結(jié)構(gòu)的同時(shí)培養(yǎng)分析、綜合、創(chuàng)新等高階思維能力。

1 教學(xué)背景分析與設(shè)計(jì)思路

“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”是人教版高中《必修1·分子與細(xì)胞》第三章的內(nèi)容。本教學(xué)設(shè)計(jì)是本章的復(fù)習(xí)課。

本節(jié)主要內(nèi)容是在細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，對細(xì)胞是一個(gè)“動態(tài)的系統(tǒng)”加深認(rèn)識，構(gòu)建“細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動”的概念。

學(xué)生初學(xué)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的知識，很容易將看到的各種細(xì)胞顯微照片當(dāng)作細(xì)胞的真實(shí)狀態(tài)。而顯微照片中看到的結(jié)構(gòu)只能反映細(xì)胞在某一時(shí)刻所處的狀態(tài)或只展現(xiàn)了細(xì)胞中某結(jié)構(gòu)的局部。通過本節(jié)課提供的學(xué)習(xí)資料，學(xué)生將細(xì)胞結(jié)構(gòu)由靜態(tài)變?yōu)閯討B(tài)，利用“局部”還原“整體”，進(jìn)一步構(gòu)建細(xì)胞是一個(gè)“系統(tǒng)”的觀念。在實(shí)現(xiàn)上述認(rèn)識的轉(zhuǎn)變過程中，提高能力和素養(yǎng)。

基于以上分析，本節(jié)的教學(xué)思路是引導(dǎo)學(xué)生從進(jìn)化、發(fā)育、代謝視角看細(xì)胞，思考細(xì)胞中各部分結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系（如圖1）。促使學(xué)生深入理解細(xì)胞各部分的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，理解“細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作”的關(guān)系，促進(jìn)高階思維發(fā)展。

2 教學(xué)目標(biāo)

① 結(jié)合資料和細(xì)胞的各部分結(jié)構(gòu)和功能，從細(xì)胞進(jìn)化、發(fā)育、代謝三個(gè)視角，闡明細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作的關(guān)系

② 通過細(xì)胞進(jìn)化、發(fā)育、代謝三個(gè)方面的資料分析，提高分析、綜合、創(chuàng)新能力

③ 認(rèn)同細(xì)胞是一個(gè)動態(tài)變化的系統(tǒng)

3 教學(xué)過程

3.1 從進(jìn)化角度看真核細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)的關(guān)系

教師提供資料1：真核細(xì)胞中其他細(xì)胞器均為單層膜，而線粒體、葉綠體是具有雙層膜的細(xì)胞器。但二者的外膜與內(nèi)膜在性質(zhì)、成分等方面具有明顯差異。外膜與真核細(xì)胞膜系統(tǒng)相似，內(nèi)膜與原核細(xì)胞質(zhì)膜相似。線粒體、葉綠體內(nèi)部很多化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與原核細(xì)胞類似。

問題1：依據(jù)上述資料，你對線粒體、葉綠體外膜的來源有怎樣的推測？

學(xué)生根據(jù)材料進(jìn)行分析，寫出自己的推測，線粒體和葉綠體外膜的來源是真核細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)；而內(nèi)膜與外膜的來源可能不同。

教師提供資料2：細(xì)胞內(nèi)膜結(jié)構(gòu)的可能的起源途徑有三種，① 原核細(xì)胞在進(jìn)化過程中質(zhì)膜內(nèi)陷，產(chǎn)生原始的核膜，形成早期的真核細(xì)胞。② 好氧細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌被真核細(xì)胞內(nèi)吞，最終與真核細(xì)胞共生，使得原始真核細(xì)胞獲得線粒體、葉綠體兩種細(xì)胞器。③ 質(zhì)膜內(nèi)陷形成很多胞內(nèi)小泡，有些小泡進(jìn)一步發(fā)育為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，進(jìn)而形成多種具膜細(xì)胞器。

問題2：請根據(jù)以上細(xì)胞內(nèi)的膜結(jié)構(gòu)起源假說，描述真核細(xì)胞內(nèi)部膜結(jié)構(gòu)的來源。

學(xué)生思考回答：細(xì)胞膜內(nèi)陷而形成核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞內(nèi)部具膜的結(jié)構(gòu)；線粒體和葉綠體的外膜也來源于細(xì)胞膜，其內(nèi)膜來源于原核細(xì)胞的細(xì)胞膜。

問題3：從進(jìn)化角度，解釋真核細(xì)胞內(nèi)的膜結(jié)構(gòu)為什么具有統(tǒng)一性？

學(xué)生思考回答：進(jìn)化過程中，細(xì)胞膜與真核細(xì)胞內(nèi)部膜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生有緊密的關(guān)聯(lián)。

問題4：你認(rèn)為上述關(guān)于細(xì)胞結(jié)構(gòu)起源的假說可以從哪些方面尋找證據(jù)？

學(xué)生思考回答：基因測序、各種細(xì)胞結(jié)構(gòu)的分子組成對比、現(xiàn)存生物的結(jié)構(gòu)對比等方面尋找證據(jù)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生從進(jìn)化角度看細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)的來源，認(rèn)識細(xì)胞中各種結(jié)構(gòu)演化上的聯(lián)系。促使學(xué)生感悟細(xì)胞中各種結(jié)構(gòu)不是完全獨(dú)立的。在演化過程中，細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜，出現(xiàn)各種細(xì)胞器，細(xì)胞的結(jié)構(gòu)有漸變的過程。教師設(shè)置問題1、2，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已學(xué)的真核細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的知識以及資料1、2的信息，從進(jìn)化角度，構(gòu)建線粒體膜、葉綠體膜以及細(xì)胞其他膜結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。設(shè)計(jì)問題3、4，訓(xùn)練學(xué)生綜合能力、理性思維的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識。通過四個(gè)問題，引導(dǎo)學(xué)生將已有知識與新信息進(jìn)行綜合、分析。問題1到4的設(shè)置，從封閉到開放，使學(xué)生不斷提升能力，解決問題。

3.2 從細(xì)胞發(fā)育角度看細(xì)胞結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系

問題5：根據(jù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能推斷，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)本身的膜面積擴(kuò)大的主要方式是什么？

學(xué)生思考回答：參與形成膜的蛋白質(zhì)和脂類，一般是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)本身合成的，新合成的分子嵌在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的各個(gè)部分，形成、保持和擴(kuò)大內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。

教師提供資料3，① 利用圖片展示細(xì)胞核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、細(xì)胞膜之間的聯(lián)系；② 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的磷脂分子通過磷脂轉(zhuǎn)移蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體和葉綠體上。③ 新液泡來源有多種途徑，可以由高爾基體端部膨大、斷落、擴(kuò)大形成、也可以由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出芽或端部膨大、斷落形成，或由細(xì)胞膜內(nèi)陷形成；④ 核膜的崩解與再形成：細(xì)胞分裂期開始時(shí)，核膜崩解，崩解的核膜組分主要被吸收融合到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上；在細(xì)胞分裂的后期，核膜開始形成時(shí)，大量的膜泡或管狀內(nèi)質(zhì)網(wǎng)富集到染色質(zhì)表面，然后膜泡或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)由管狀逐漸鋪展成片狀，同時(shí)進(jìn)行融合。

問題6：請用文字和“→”表示細(xì)胞中各種膜結(jié)構(gòu)的聯(lián)系。

學(xué)生根據(jù)上述資料，構(gòu)建細(xì)胞內(nèi)膜結(jié)構(gòu)的聯(lián)系模型如圖2所示。

問題7：結(jié)合發(fā)育過程中細(xì)胞內(nèi)部膜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生過程，解釋真核細(xì)胞內(nèi)的膜結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性。

學(xué)生思考回答，在細(xì)胞發(fā)育過程中，細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)是動態(tài)變化的。如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可以合成脂質(zhì)、蛋白質(zhì)，并為其他細(xì)胞器輸送必需的物質(zhì)。細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)和功能上構(gòu)成統(tǒng)一的整體。

問題8：關(guān)于細(xì)胞發(fā)育過程中細(xì)胞器的形成，有哪些可進(jìn)一步研究的問題？

學(xué)生思考、提問，例如：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜變?yōu)楦郀柣w膜的具體過程是怎樣的？高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜有明顯不同，如何形成的？細(xì)胞中的膜結(jié)構(gòu)為什么不混合均勻，而是存在極性。

設(shè)計(jì)意圖：教師設(shè)置問題5、6，結(jié)合基礎(chǔ)知識和提供的資料，引導(dǎo)學(xué)生利用已知的知識（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能），解決新問題（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜面積擴(kuò)大的原因）。利用構(gòu)建模型的方式，增強(qiáng)學(xué)生概括能力，加深對細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系的認(rèn)識。接著通過問題7、8的引領(lǐng)，促進(jìn)學(xué)生從細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生角度認(rèn)識細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，增強(qiáng)創(chuàng)新能力。

3.3 從細(xì)胞代謝角度看細(xì)胞結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系

教師提供資料4：研究發(fā)現(xiàn)蠶的絲腺細(xì)胞在5齡初期主要是細(xì)胞自身增大，這時(shí)細(xì)胞質(zhì)中核糖體多為游離型，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)很貧乏，此時(shí)蠶并不會吐絲結(jié)繭；但到5齡后半期，腺細(xì)胞開始大量分泌絲心蛋白時(shí)，核糖體大部分與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合，形成發(fā)達(dá)的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。

資料5：研究人員用構(gòu)樹做為實(shí)驗(yàn)材料，研究鹽脅迫條件下，細(xì)胞膜的脂肪酸組成的變化，結(jié)果如表1所示。

問題9：結(jié)合資料4、5，談一談細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間、細(xì)胞結(jié)構(gòu)與外部環(huán)境、生理狀態(tài)之間有何關(guān)聯(lián)。

學(xué)生思考回答，細(xì)胞處于不同的生理狀態(tài)或不同的外部環(huán)境，細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)會有所變化。細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變會涉及細(xì)胞中的多種結(jié)構(gòu)，如遇到逆境，細(xì)胞膜脂的改變會涉及到細(xì)胞中核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中磷脂合成的相關(guān)酶的含量、線粒體供能、高爾基體運(yùn)輸?shù)取?/p>

設(shè)計(jì)意圖：通過問題9的引領(lǐng)，促進(jìn)學(xué)生將已學(xué)的多種細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能構(gòu)建關(guān)聯(lián)，并綜合運(yùn)用已學(xué)知識進(jìn)行分析，解決新情境下的問題，建立細(xì)胞是動態(tài)變化的統(tǒng)一整體的觀念。

3.4 總結(jié)提升

師生共同總結(jié)，完善本節(jié)知識結(jié)構(gòu)。在總結(jié)過程中引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課，從細(xì)胞中膜的來源、不同膜結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系、細(xì)胞的動態(tài)變化等方面解釋真核細(xì)胞中膜結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系，從而形成本節(jié)的重要概念——細(xì)胞各部分有分工有合作，共同執(zhí)行生命活動。如圖3所示。

4 教學(xué)反思

教師在學(xué)生已有的細(xì)胞結(jié)構(gòu)相關(guān)知識基礎(chǔ)上，從進(jìn)化、代謝、發(fā)育三個(gè)“新”視角，帶領(lǐng)學(xué)生分析細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，在分析材料的同時(shí)，促使學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決問題。完善知識結(jié)構(gòu)的同時(shí)，將有關(guān)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識上升至理性認(rèn)識，促進(jìn)結(jié)構(gòu)功能觀等生命觀念的形成，提升分析、綜合、創(chuàng)新等高階思維能力。

本節(jié)課的教學(xué)每一個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)施以問題為引領(lǐng)，根據(jù)學(xué)生的作答情況給出評價(jià)，同時(shí)每一個(gè)問題的表述均明確了思考或作答的方向，如“根據(jù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能推斷，……”“請用文字和‘→表示……”，為學(xué)生的思考和作答做支撐。利用問題引領(lǐng)學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生的思維過程外顯，利于教師及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，適時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)與評價(jià)。

課后作業(yè)有不同的類型，包括：基礎(chǔ)性作業(yè)，如有關(guān)細(xì)胞結(jié)構(gòu)研究資料的分析、 “細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”的知識結(jié)構(gòu)圖繪制；實(shí)踐性作業(yè)，如制作細(xì)胞模型、細(xì)胞結(jié)構(gòu)蛋糕烘焙、細(xì)胞結(jié)構(gòu)相關(guān)拓展實(shí)驗(yàn)等；拓展性作業(yè)，如細(xì)胞結(jié)構(gòu)的最新研究資料的閱讀和分析等。通過不同類型的作業(yè)的設(shè)置，引導(dǎo)學(xué)生完成個(gè)性化的作業(yè)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步促進(jìn)高階思維發(fā)展。

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